JP4784253B2 - Wafer inspection method and apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、銅析出法(Cuデコレーション法)によって、チョクラルスキー法(CZ法)等により製造されるシリコン等の半導体ウェーハの欠陥を検査するウェーハ検査方法及びウェーハ検査装置に関する。 The present invention relates to a wafer inspection method and a wafer inspection apparatus for inspecting a semiconductor wafer such as silicon manufactured by a Czochralski method (CZ method) or the like by a copper deposition method (Cu decoration method).
シリコン等の単結晶ウェーハにおいて結晶欠陥を検出してその品質を検査する方法として、銅析出法(Cuデコレーション法)がある(例えば、特許文献1参照)。銅析出法は、ウェーハの表面に酸化膜(絶縁膜)を形成すると欠陥部位で酸化膜が不均一になることを利用し、ウェーハに電界を印加することによりその不均一な部分で酸化膜に絶縁破壊を生じさせ、そこに電解質溶液中の銅を析出させる方法である。析出した銅を観察することにより、欠陥部位を容易に検出することができる。 As a method of detecting a crystal defect in a single crystal wafer such as silicon and inspecting its quality, there is a copper deposition method (Cu decoration method) (for example, see Patent Document 1). The copper deposition method uses the fact that an oxide film (insulating film) is formed on the surface of a wafer, and the oxide film becomes non-uniform at the defect site. By applying an electric field to the wafer, the non-uniform portion becomes an oxide film. In this method, dielectric breakdown is caused to deposit copper in the electrolyte solution. By observing the deposited copper, the defect site can be easily detected.
しかし銅検出法においては、酸化膜に印加される電界(実効電界(酸化膜に印加される電圧/酸化膜厚))が大きくなると、欠陥が無い部分でも酸化膜に絶縁破壊(異常絶縁破壊)が生じ、その部分に銅が析出する場合がある。ウェーハの表面に析出した銅は、その銅析出が欠陥性のものなのか異常絶縁破壊によるものなのか、破壊痕の観察から区別することは困難であり、そのような状態ではウェーハの検査が適正に行えない。 However, in the copper detection method, when the electric field applied to the oxide film (effective electric field (voltage applied to the oxide film / oxide thickness)) increases, dielectric breakdown (abnormal dielectric breakdown) occurs in the oxide film even in the absence of defects. May occur, and copper may be deposited on that portion. It is difficult to distinguish the copper deposited on the wafer surface from the observation of the fracture traces, whether the copper deposition is defective or due to abnormal dielectric breakdown. I can not do it.
そこで、酸化膜に異常な実効電界がかからないように、酸化膜に印加される電界を所望の範囲に制御する方法が提案されている(例えば、特許文献2参照)。酸化膜に印加される電圧は、上下電極間に印加する電圧から、電解質溶液(例えばメタノール溶液)の抵抗分とウェーハ内に形成される空乏層(p型)の抵抗分とによる電圧降下分を差し引いた電圧と考えることができる。そこで、特許文献2においては、これら電解質溶液(メタノール溶液)の抵抗値とウェーハ内に形成される空乏層の抵抗値とを考慮して電極間に電圧を印加することにより、ウェーハの結晶欠陥の存在する箇所にのみ絶縁破壊が生じるような所望の強さの電圧、すなわち所望の強さの実効電界が、酸化膜に印加されるようにしている。またその際、ウェーハに照射される光の照度(光量)を制御することにより、ウェーハに形成される空乏層の抵抗値を制御するようにしている。
ところで、銅析出法において、COP(Crystal Originated Particle) のような表面欠陥が無い完全結晶ウェーハや、表層に完全な領域を持つ水素アニール、アルゴンアニールあるいはエピタキシャル等のウェーハを検査対象とする場合には、前述したようなメタノール溶液の抵抗値や空乏層の抵抗値等の検査条件をより高精度に管理し制御する必要がある。例えば空孔型点欠陥の凝集体の存在しない完全結晶育成条件で育成された結晶から作成されたウェーハは、空孔型点欠陥の凝集体の密度が低く凝集体の存在しない完全結晶領域との境界が従来結晶より不明瞭である。そのため、そのようなウェーハの検査、すなわちLSPCにより検出されない微小な空孔型欠陥の凝集体の存在の有無の検査に銅検出法を用いると、結晶欠陥に依存しない絶縁破壊(異常絶縁破壊)が生じる可能性が極端に高くなるからである。 By the way, in the copper deposition method, when a complete crystal wafer such as COP (Crystal Originated Particle) and a wafer such as hydrogen anneal, argon anneal or epitaxial having a complete region on the surface layer are to be inspected. It is necessary to manage and control the inspection conditions such as the resistance value of the methanol solution and the resistance value of the depletion layer with higher accuracy as described above. For example, a wafer made from a crystal grown under the complete crystal growth conditions without the presence of vacancy-type point defect aggregates has a low density of vacancy-type point defect aggregates and a complete crystal region where no aggregates exist. The boundary is less clear than the conventional crystal. Therefore, if the copper detection method is used for such wafer inspection, that is, the presence / absence of the presence of agglomerates of minute void type defects that are not detected by LSPC, dielectric breakdown (abnormal dielectric breakdown) that does not depend on crystal defects is caused. This is because the possibility of occurrence is extremely high.
しかしながら、従来の銅検出法では酸化膜に印加される実効電界を高精度に制御することは難しい。特に、ウェーハに形成される空乏層の特性はウェーハに照射される光の照度によって敏感に変化するものであり、この特性、すなわち抵抗値を厳密に制御することは容易ではない。そのため、前述した完全結晶ウェーハのような高品質なウェーハの検査においては、銅検出法によりこれを高い信頼性で検査することが難しいという問題があった。 However, it is difficult to control the effective electric field applied to the oxide film with high accuracy by the conventional copper detection method. In particular, the characteristics of the depletion layer formed on the wafer change sensitively depending on the illuminance of light applied to the wafer, and it is not easy to strictly control this characteristic, that is, the resistance value. Therefore, in the inspection of a high-quality wafer such as the perfect crystal wafer described above, there is a problem that it is difficult to inspect it with high reliability by the copper detection method.
本発明はこのような課題に鑑みて成されたものであって、その目的は、完全結晶ウェーハのような高品質なウェーハについても銅検出法によりこれを高い信頼性で検査することができるウェーハ検査方法及びウェーハ検査装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and its purpose is to enable high-quality wafers such as perfect crystal wafers to be inspected with high reliability by the copper detection method. To provide an inspection method and a wafer inspection apparatus.
前記課題を解決するために、本願発明者は、酸化膜の絶縁破壊を生じさせる工程と、銅イオンを還元してウェーハ表面に析出をさせる工程とを分離することが有効であることを見出した。すなわち、従来は、銅析出を起こさせるため酸化膜側に正電圧を印加し、その電圧で絶縁破壊した部位に銅を析出させていた。本発明では、第1段階として、酸化膜側に負電圧を印加して欠陥位置に絶縁破壊を生じさせ、第2段階として、酸化膜側に正の低電圧を印加し、第1段階で絶縁破壊を起こし低抵抗化した欠陥位置に銅析出をさせるようにした。 In order to solve the above problems, the present inventor has found that it is effective to separate the step of causing dielectric breakdown of the oxide film and the step of reducing copper ions to deposit on the wafer surface. . That is, conventionally, in order to cause copper deposition, a positive voltage is applied to the oxide film side, and copper is deposited at a site where dielectric breakdown occurs at that voltage. In the present invention, as a first stage, a negative voltage is applied to the oxide film side to cause a dielectric breakdown at the defect position, and as a second stage, a positive low voltage is applied to the oxide film side and insulation is performed at the first stage. Copper was deposited at the defect position where the resistance was lowered due to the breakdown.
従って、本発明に係るシリコンウェーハ検査方法は、表面に絶縁膜を形成した検査対象のウェーハを、前記表面側に銅イオンを含む電解質溶液を介在させて2つの電極間に配置し、前記2つの電極間に電圧を印加することにより前記ウェーハの前記表面の欠陥部位に銅を析出させるウェーハ検査方法であって、前記2つの電極間に、前記ウェーハの前記表面側に配置された電極が前記ウェーハの裏面側に配置された電極に対して負電位となる第1の電圧を印加する負電圧印加工程と、前記第1の電圧の印加後に、前記2つの電極間に、前記ウェーハの前記表面側に配置された電極が前記ウェーハの裏面側に配置された電極に対して正電位となる第2の電圧を印加し、前記ウェーハの前記表面の欠陥部位に銅を析出させる正電圧印加工程とを有する。 Therefore, in the silicon wafer inspection method according to the present invention, a wafer to be inspected having an insulating film formed on the surface is disposed between two electrodes with an electrolyte solution containing copper ions interposed on the surface side, A wafer inspection method for depositing copper on a defect portion of the surface of the wafer by applying a voltage between the electrodes, wherein an electrode disposed on the surface side of the wafer is interposed between the two electrodes. A negative voltage applying step of applying a first voltage having a negative potential to an electrode disposed on the back surface side of the wafer, and after applying the first voltage, between the two electrodes, the surface side of the wafer A positive voltage applying step of applying a second voltage that is a positive potential with respect to the electrode arranged on the back side of the wafer, and depositing copper on the defective portion of the surface of the wafer; Yes That.
好適には、前記第1の電圧は、前記ウェーハの前記表面の欠陥部位の前記絶縁膜に絶縁破壊が生じる大きさの電圧である。
また好適には、前記第2の電圧は、前記ウェーハの前記表面の前記絶縁膜に欠陥性以外の絶縁破壊が生じない大きさの電圧である。
Preferably, the first voltage is a voltage with such a magnitude that dielectric breakdown occurs in the insulating film at the defective portion of the surface of the wafer.
Preferably, the second voltage is a voltage having a magnitude that does not cause a dielectric breakdown other than a defect in the insulating film on the surface of the wafer.
また、本発明に係るシリコンウェーハ検査装置は、表面に絶縁膜を形成した検査対象のウェーハを、前記表面側に銅イオンを含む電解質溶液を介在させて2つの電極間に配置し、前記2つの電極間に電圧を印加することにより前記ウェーハの前記表面の欠陥部位に銅を析出させるウェーハ検査装置であって、前記2つの電極間に、前記ウェーハの前記表面側に配置された電極が前記ウェーハの裏面側に配置された電極に対して負電位となる第1の電圧を印加し、前記第1の電圧の印加後に、前記2つの電極間に、前記ウェーハの前記表面側に配置された電極が前記ウェーハの裏面側に配置された電極に対して正電位となる第2の電圧を印加し、前記ウェーハの前記表面の欠陥部位に銅を析出させる印加電圧制御手段を有する。 In the silicon wafer inspection apparatus according to the present invention, a wafer to be inspected having an insulating film formed on the surface is disposed between two electrodes with an electrolyte solution containing copper ions interposed on the surface side. A wafer inspection apparatus for depositing copper on a defective portion of the surface of the wafer by applying a voltage between the electrodes, wherein an electrode disposed on the surface side of the wafer is between the two electrodes. A first voltage having a negative potential is applied to the electrode disposed on the back surface side of the wafer, and the electrode disposed on the front surface side of the wafer between the two electrodes after the application of the first voltage. Has an applied voltage control means for applying a second voltage having a positive potential to the electrode disposed on the back surface side of the wafer and precipitating copper on a defective portion of the surface of the wafer.
本発明によれば、完全結晶ウェーハのような高品質なウェーハについても銅検出法によりこれを高い信頼性で検査することができるウェーハ検査方法及びウェーハ検査装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a wafer inspection method and a wafer inspection apparatus capable of inspecting a high-quality wafer such as a complete crystal wafer with high reliability by a copper detection method.
本発明に係るウェーハの検査方法及びウェーハ検査装置の一実施形態について、図1〜図4を参照して説明する。
本実施形態においては、チョクラルスキー法(CZ法)によって結晶成長され製造されたシリコンベアウェーハを検査対象のウェーハとして、その欠陥の検査を行う方法及び装置について説明する。
図1は、そのシリコンウェーハの欠陥検査方法の処理の流れを示す図であり、図2は、図1に示す検査方法の銅(Cu)析出処理(工程S16)の際に使用するCu析出装置の構成を示す図であり、図3は、そのCu析出処理の流れを示す図である。また、図4は、本実施形態のシリコンウェーハの欠陥検査方法を説明するためのウェーハの断面図である。
An embodiment of a wafer inspection method and a wafer inspection apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS.
In the present embodiment, a method and apparatus for inspecting defects of a silicon bare wafer produced by crystal growth by the Czochralski method (CZ method) will be described.
FIG. 1 is a diagram showing a flow of processing of the defect inspection method for the silicon wafer, and FIG. 2 is a Cu deposition apparatus used in the copper (Cu) deposition treatment (step S16) of the inspection method shown in FIG. FIG. 3 is a diagram showing the flow of the Cu deposition process. FIG. 4 is a sectional view of the wafer for explaining the silicon wafer defect inspection method of the present embodiment.
本実施形態のウェーハの検査方法においては、図1に示すように、まず、検査対象のベアウェーハに対して、ウェーハ上に付着したパーティクル等の外部汚染源を除去するためのウェーハ洗浄を前処理として施す(工程S12)。 In the wafer inspection method of this embodiment, as shown in FIG. 1, first, as a pretreatment, wafer cleaning for removing external contamination sources such as particles attached to the wafer is performed on the bare wafer to be inspected. (Step S12).
次に、ウェーハを電気炉等の拡散装置に投入し、熱酸化を行い、ウェーハ上に酸化膜(絶縁膜)を形成する(工程S13)。この熱酸化の際に、ウェーハの表面にピットのような結晶欠陥があると、その周囲に沿って、後に銅が析出する原因となる局部的な酸化膜のシーニング現象が生じる。なお、熱酸化膜は例えば25〜150nmの厚さに形成する。この程度の厚さの酸化膜を形成することにより、ウェーハの来歴に関わらず、後段の銅の析出を良好に行うことができる。 Next, the wafer is put into a diffusion device such as an electric furnace, thermal oxidation is performed, and an oxide film (insulating film) is formed on the wafer (step S13). During this thermal oxidation, if there are crystal defects such as pits on the surface of the wafer, a local oxide film seaning phenomenon that causes copper to be deposited later occurs along the periphery. The thermal oxide film is formed to a thickness of 25 to 150 nm, for example. By forming an oxide film with such a thickness, it is possible to favorably deposit copper at a later stage regardless of the history of the wafer.
次に、後のCu析出処理時にウェーハ下部とCu析出装置の下部電極板との間の電気的な導通路を確保するために、絶縁膜(熱酸化膜)が形成されたウェーハの裏面の絶縁膜の一部をエッチングにより剥離する(工程S14)。エッチングは、フッ化水素(HF)の蒸気を用いて実施する。なお、ウェーハの裏面全体の絶縁膜を剥離してもよいが、最小限の電気的な通路を確保できれば十分である。 Next, in order to secure an electrical conduction path between the lower part of the wafer and the lower electrode plate of the Cu deposition apparatus during the subsequent Cu deposition process, the insulation on the back surface of the wafer on which the insulating film (thermal oxide film) is formed is provided. A part of the film is removed by etching (step S14). Etching is performed using hydrogen fluoride (HF) vapor. The insulating film on the entire back surface of the wafer may be peeled off, but it is sufficient if a minimum electrical path can be secured.
エッチングが終了したら、ウェーハを純水で洗浄してエッチングガス等の残留物を除去する(工程S15)。 When etching is completed, the wafer is washed with pure water to remove residues such as etching gas (step S15).
そして、Cu析出処理を行う(工程S16)。 And Cu precipitation process is performed (process S16).
ここで、Cu析出処理に用いるCu析出装置について図2を参照して説明する。
図2に示すCu析出装置1は、金メッキを施した銅でできた下部電極(下部プレート)10、光をウェーハ面上に照射できるように等間隔に小さい穴を多数あけた純銅製の上部電極板(上部プレート)12、側壁部14、スペーサ16及び電源18を有する。
下部プレート10及び上部プレート12は、スペーサ16によって所定の間隔で配置され、その周囲を側壁部14により囲まれている。これら下部プレート10、スペーサ16及び側壁部14により囲まれた空間が、ウェーハ安着部20となる。なお、側壁部14及びスペーサ16は、テフロン(「テフロン」は、米国デュポン社の登録商標)等の絶縁性材料により形成される。
Here, a Cu deposition apparatus used for the Cu deposition process will be described with reference to FIG.
A
The
下部プレート10及び上部プレート12には各々接続端子が接続され、電源18に接続されている。
電源18は、下部プレート10及び上部プレート12に対して任意の電圧を印加する電圧源である。本実施形態のCu析出方法においては、この電源18が制御されて、まず最初に下部プレート10が正、上部プレート12が負となるように電圧が印加され、その後に下部プレート10が負、上部プレート12が正となるように電圧が印加される。
A connection terminal is connected to each of the
The
以下、Cu析出装置1を用いたCu析出処理の流れについて、さらに図3のフローチャート及び図4のウェーハ断面図を参照して説明する。
Cu析出処理においては、まず、ダミーウェーハを用いた電解質溶液の抵抗値の調整を行う(工程S20)。
まず、Cu析出装置1の上部プレート12を持ち上げて、下部プレート10の上にダミーウェーハを装着する(工程S21)。ダミーウェーハは、50nmの厚さの酸化膜が形成されたウェーハを使用する。
次に、上部プレート10を設置し、Cu析出装置1内のウェーハ安着部20に、電解質溶液の溶媒としてのメタノールを上部プレート10が没する程度まで注入する(工程S22)。
Hereinafter, the flow of the Cu deposition process using the
In the Cu deposition process, first, the resistance value of the electrolyte solution using a dummy wafer is adjusted (step S20).
First, the
Next, the
次に、電源18により、メタノールに浸されている純銅製の上部プレート10に、下部プレート12に対して正の電圧を加え、銅イオン(Cu2+)をメタノール中に溶出させ、銅(Cu)を酸化する(工程S23)。本実施形態においては、下部プレート10及び上部プレート12の間に50Vの電圧を30分間印加し、銅の酸化を行う。
Next, a positive voltage is applied to the
次に、ダミーウェーハをCu析出装置1から取り出し(工程S24)、ウェーハ安着部20に収容されているメタノールの抵抗値が所望の値となっているか否かの検査、及び、所望の値になっていない場合にはその調整を行う(工程25)。メタノール抵抗値の調整は、例えば、メタノール抵抗値が低すぎる場合は新しいメタノールを追加することにより、メタノール抵抗値が高すぎる場合は工程S21〜S24の銅イオン溶出処理を追加することにより行う。
Next, the dummy wafer is taken out from the Cu deposition apparatus 1 (step S24), the test whether or not the resistance value of the methanol accommodated in the
Cu析出装置1に収容される電解質溶液(メタノール液)の抵抗値の調整が終了したら、次に、検査対象のウェーハへの銅の析出処理を行う(工程S26)。
まず、検査対象のウェーハをCu析出装置1のウェーハ安着部20内に装着する(工程S27)。図4に示すように、この検査対象のウェーハは、基材31上に絶縁膜である熱酸化層34を有するウェーハ30であり、この時点でウェーハ30は、Cu析出装置1のウェーハ安着部20内のメタノールに浸された状態となる。
After the adjustment of the resistance value of the electrolyte solution (methanol solution) accommodated in the
First, a wafer to be inspected is mounted in the
次に、電源18により、上部プレート12が下部プレート10に対して負電圧となるように、下部プレート10と上部プレート12との間に電圧を印加する(工程S28)。これにより、ウェーハ30の熱酸化工程においてシーニング現象が生じた部位で、酸化膜の絶縁破壊が発生する。なお、絶縁破壊が生じることによりその位置にリーク電流が流れるが、この工程においては下部プレート10側から上部プレート12に対して正電圧が作用しているので、絶縁膜34の表面において銅イオンCu2+が還元されることにはならず、絶縁膜34の表面への銅の析出は起こらない。
Next, a voltage is applied between the
所定の時間、所定の電圧で、上部プレート12に負電圧を印加したら、次に、同じく電源18により、上部プレート12が下部プレート10に対して正電圧となるように、下部プレート10と上部プレート12との間に電圧を印加する(工程S29)。これにより、先に絶縁破壊が生じている箇所に、工程S28の状態とは反対方向のリーク電流が流れる。すなわち、上部プレート12側から下部プレート10に対して正電圧が作用し、下部プレート10側からウェーハ30の絶縁膜34方向に電子電流が流れる。その結果、絶縁膜34の表面のリーク電流が流れる箇所において電解質溶液仲の銅イオンCu2+が還元され、その箇所に銅が析出する(工程S30)。
なお、工程S29において下部プレート10と上部プレート12との間に印加する電圧は、絶縁膜に印加する実効電界が6MV/cm以下、より好ましくは3〜6MV/cmの範囲内になるように設定する。
When a negative voltage is applied to the
Note that the voltage applied between the
そして、このように検査対象のシリコンウェーハに対して銅析出処理を行ったら、ウェーハをCu析出装置1から取り出し、ウェーハ表面の銅の析出状態を分析する(工程S17(図1))。これにより、ウェーハの結晶欠陥の有無、状態等を検査することができる。なお、この分析は、例えばウェーハを肉眼、あるいは走査電子顕微鏡(SEM)等で観察することにより行う。
When the copper deposition process is performed on the silicon wafer to be inspected in this way, the wafer is taken out from the
このような本実施形態のシリコンウェーハの検査方法を実際のウェーハに適用した場合の検査結果を、実施例として例示する。なお、ここでは、比較のために、従来の方法により検査を行った場合の検査結果についても比較例として示す。 An inspection result when such a silicon wafer inspection method of this embodiment is applied to an actual wafer will be exemplified as an example. Here, for comparison, an inspection result obtained when an inspection is performed by a conventional method is also shown as a comparative example.
実施例1及び比較例1
まず最初に、水素アニールウェーハ、すなわちシリコンウェーハを高温で水素ガス雰囲気下で数時間保持する熱処理を施して製造したウェーハであって、ポリシリコン電極を用いたGOI評価で不良(結晶欠陥)が検知できない程度に高品質に製造されたウェーハを検査対象として、高電界条件で、本実施形態の方法及び従来の方法により検査を行った。
熱酸化工程においては、ドライ02、950℃で膜厚50nmの酸化膜を形成した。
絶縁破壊工程においては、従来方法で異常銅析出の生じる10MV/cm(50nmの絶縁膜に対して50Vの電圧)の電界を印加した。また、銅析出工程は、異常銅析出の生じない5MV/cm(50nmの絶縁膜に対して25Vの電圧差)の電界を印加して行った。
すなわち、本発明に係る方法(実施例1としての方法)としては、酸化膜側の電極に負電圧50V(10MV/cm)を印加し2分間保持した後、正電圧25Vで10分間銅析出を実施した。また、従来方法(比較例1としての方法)では、酸化膜側の電極に正電圧50V(10MV/cm)を印加し2分間保持した後、正電圧25Vで10分間の銅析出を実施した。
Example 1 and Comparative Example 1
First, a hydrogen annealed wafer, that is, a wafer manufactured by performing a heat treatment of holding a silicon wafer at a high temperature in a hydrogen gas atmosphere for several hours, and a defect (crystal defect) is detected by GOI evaluation using a polysilicon electrode. A wafer manufactured with such a high quality as to be impossible was inspected by the method of the present embodiment and the conventional method under a high electric field condition.
In the thermal oxidation process, an oxide film having a thickness of 50 nm was formed at a dry 02 temperature of 950 ° C.
In the dielectric breakdown process, an electric field of 10 MV / cm (voltage of 50 V with respect to an insulating film of 50 nm) in which abnormal copper deposition occurs by a conventional method was applied. Moreover, the copper deposition process was performed by applying an electric field of 5 MV / cm (voltage difference of 25 V with respect to an insulating film of 50 nm) without causing abnormal copper deposition.
That is, as a method according to the present invention (method as Example 1), a negative voltage of 50 V (10 MV / cm) is applied to the electrode on the oxide film side and held for 2 minutes, and then copper deposition is performed at a positive voltage of 25 V for 10 minutes. Carried out. In the conventional method (method as Comparative Example 1), a positive voltage of 50 V (10 MV / cm) was applied to the electrode on the oxide film side and held for 2 minutes, and then copper deposition was performed at a positive voltage of 25 V for 10 minutes.
銅析出を行ったウェーハの表面観察結果を図5に示す。
図5において、図5(A)は本実施形態に係るウェーハ検査方法により処理したウェーハの表面を示す図であり、図5(B)は従来の検査方法により処理したウェーハの表面を示す図である。
図5(A)に示すように、本実施形態に係るウェーハ検査方法による検査結果においては、ウェーハ表面に銅はほとんど析出していない。これに対して、従来の検査方法による検査結果では、図5(B)に示すように、ウェーハのほぼ全面に銅が析出している。
検査対象のウェーハは、前述したように結晶欠陥がほとんど存在しない旨のGOI評価を得ているウェーハであり、このことから、本実施形態のウェーハ検査方法においては、ウェーハの適正な評価が行えていることがわかる。一方、従来のウェーハ検査方法においては、結晶欠陥以外の要因に起因する絶縁破壊及びこれに伴う銅の析出がウェーハの全面に生じているとみなすことができ、ウェーハの結晶欠陥の適正な検査ができていないことがわかる。
The surface observation result of the wafer which performed copper deposition is shown in FIG.
5A is a view showing the surface of a wafer processed by the wafer inspection method according to the present embodiment, and FIG. 5B is a view showing the surface of the wafer processed by a conventional inspection method. is there.
As shown in FIG. 5A, in the inspection result by the wafer inspection method according to this embodiment, copper is hardly deposited on the wafer surface. On the other hand, in the inspection result by the conventional inspection method, as shown in FIG. 5B, copper is deposited on almost the entire surface of the wafer.
As described above, the wafer to be inspected is a wafer that has obtained a GOI evaluation indicating that there are almost no crystal defects. Therefore, in the wafer inspection method of this embodiment, the wafer can be properly evaluated. I understand that. On the other hand, in the conventional wafer inspection method, it can be considered that dielectric breakdown due to factors other than crystal defects and accompanying copper deposition occur on the entire surface of the wafer, and appropriate inspection of crystal defects on the wafer is possible. You can see that it was not done.
実施例2及び比較例2
次に、中心部に結晶欠陥のあるポリッシュサンプルウェーハを検査対象として、通常電界条件で、本実施形態の方法及び従来の方法により検査を行った。
熱酸化工程においては、実施例1及び比較例1と同様に、ドライ02、950℃で膜厚50nmの酸化膜を形成した。
絶縁破壊工程においては、7MV/cm(50nmの絶縁膜に対して35Vの電圧差)の電界を印加した。また、銅析出工程は、異常銅析出の生じない5MV/cm(50nmの絶縁膜に対して25Vの電圧差)の電界を印加して行った。
すなわち、本発明に係る方法(実施例2としての方法)では、酸化膜側の電極に負電圧35V(7MV/cm)を印加し、2分間保持の後、正電圧25Vで10分間銅析出を実施した。また、従来の検査方法(比較例2としての方法)では、酸化膜側の電極に正電圧35V(7MV/cm)を印加し、2分間保持した後、正電圧25Vで10分間の銅析出を実施した。
Example 2 and Comparative Example 2
Next, a polishing sample wafer having a crystal defect at the center was inspected, and inspection was performed by the method of this embodiment and the conventional method under normal electric field conditions.
In the thermal oxidation step, as in Example 1 and Comparative Example 1, an oxide film having a thickness of 50 nm was formed at a dry 02 temperature of 950 ° C.
In the dielectric breakdown process, an electric field of 7 MV / cm (voltage difference of 35 V with respect to a 50 nm insulating film) was applied. Moreover, the copper deposition process was performed by applying an electric field of 5 MV / cm (voltage difference of 25 V with respect to an insulating film of 50 nm) without causing abnormal copper deposition.
That is, in the method according to the present invention (method as Example 2), a negative voltage of 35 V (7 MV / cm) is applied to the electrode on the oxide film side, and after holding for 2 minutes, copper is deposited for 10 minutes at a positive voltage of 25 V. Carried out. Further, in the conventional inspection method (method as Comparative Example 2), a positive voltage of 35 V (7 MV / cm) is applied to the electrode on the oxide film side and held for 2 minutes, and then copper deposition is performed for 10 minutes at a positive voltage of 25 V. Carried out.
銅析出を行ったウェーハの表面観察結果を図6に示す。
図6において、図6(A)は本実施形態に係るウェーハ検査方法により処理したウェーハの表面を示す図であり、図6(B)は従来の検査方法により処理したウェーハの表面を示す図である。
図6(A)、図6(B)ともに、結晶欠陥が存在すると見られるウェーハの中心部に同様に銅が析出しており、いずれの方法も適切に結晶欠陥を検出していると考えられる。すなわち、通常電界条件においては従来の方法においても適切に欠陥が検出できており、本実施形態に係る方法においても、同様に適切に欠陥が検出できている。
The surface observation result of the wafer which performed copper deposition is shown in FIG.
6A is a view showing the surface of a wafer processed by the wafer inspection method according to the present embodiment, and FIG. 6B is a view showing the surface of the wafer processed by a conventional inspection method. is there.
In both FIG. 6A and FIG. 6B, copper is similarly deposited at the center of the wafer where the crystal defects are considered to exist, and it is considered that both methods detect the crystal defects appropriately. . That is, the defect can be appropriately detected even in the conventional method under the normal electric field condition, and the defect can be similarly detected appropriately in the method according to the present embodiment.
このように、本実施形態のシリコンウェーハの検査方法によれば、従来においても適切に検査ができる条件(通常電界条件)においては、従来と同様に適切に検査が行えており、さらに、従来は異常絶縁破壊が生じるために適切に検査ができなかった条件、すなわち完全結晶ウェーハに対して高電界を印加したような場合においても、適切に欠陥の検査が行えている。すなわち、完全結晶ウェーハのような高品質なウェーハについても銅検出法によりこれを高い信頼性で検査することができる。 As described above, according to the silicon wafer inspection method of the present embodiment, under the conditions (normal electric field conditions) that can be properly inspected in the past, it can be inspected appropriately as in the prior art. Even under conditions that could not be properly inspected due to abnormal dielectric breakdown, that is, when a high electric field was applied to a complete crystal wafer, defects could be inspected appropriately. That is, a high quality wafer such as a complete crystal wafer can be inspected with high reliability by the copper detection method.
以上説明したように、本実施形態の銅析出法においては、工程S28(図3)において下部プレート10から上部プレート12方向に正電圧を印加して絶縁破壊を生じさせた後に、電圧の方向を反転して上部プレート12から下部プレート10方向に正電圧を印加し、絶縁層34の表面に銅を析出させるための電子(リーク電流)を供給している。
従って、絶縁破壊段階の電圧を空乏層を生じない方向に印加しているため、電圧の制限が緩和され、従来方法より照度管理幅を広く設定することができる。
As described above, in the copper deposition method of this embodiment, after applying a positive voltage from the
Therefore, since the voltage at the dielectric breakdown stage is applied in a direction not causing the depletion layer, the voltage restriction is relaxed, and the illuminance management width can be set wider than the conventional method.
酸化膜34に作用する実効電界を制御するためには、前述したように、上部プレート12と下部プレート10との間に印加する電圧と、電解質溶液(銅イオンCu2+を含むメタノール溶液)の上部プレート12と下部プレート10との間における抵抗値と、ウェーハ30に高抵抗の空乏層が形成される場合にはこの空乏層の抵抗値とを考慮しなければならない。しかしながら、本実施形態の検査方法においては、空乏層が形成されないので、これを考慮する必要は無く、実質的に電解質溶液の抵抗値のみを制御すればよい。従って、酸化膜34に印加する実効電界の制御が容易かつ高精度に行えることになり、完全結晶ウェーハのような高品質なウェーハの検査を高い信頼性で行うことが可能になる。
In order to control the effective electric field acting on the
なお、本実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって本発明を何ら限定するものではない。本実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含み、また任意好適な種々の改変が可能である。 In addition, this embodiment is described in order to make an understanding of this invention easy, and does not limit this invention at all. Each element disclosed in the present embodiment includes all design changes and equivalents belonging to the technical scope of the present invention, and various suitable modifications can be made.
1…銅(Cu)析出装置
10…下部プレート
12…上部プレート
14…側壁部
16…スペーサ
18…電源
20…ウェーハ安着部
30…ウェーハ
31…基材
33…反転層
34…酸化膜(絶縁膜)
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記電極間に、前記ウェーハの前記表面側に配置された前記電極が前記ウェーハの裏面側に配置された前記電極に対して負電位となる第1の電圧を印加する負電圧印加工程と、
前記第1の電圧の印加後に、前記電極間に、前記ウェーハの前記表面側に配置された前記電極が前記ウェーハの裏面側に配置された前記電極に対して正電位となる第2の電圧を印加し、前記ウェーハの前記表面の欠陥部位に銅を析出させる正電圧印加工程と
を有することを特徴とするウェーハ検査方法。 A wafer to be inspected having an insulating film formed on the surface is disposed between two electrodes with an electrolyte solution containing copper ions interposed on the surface side, and a voltage is applied between the electrodes to apply the surface of the wafer. A wafer inspection method for depositing copper on a defective part of
A negative voltage application step of applying a first voltage, which is a negative potential with respect to the electrode disposed on the back surface side of the wafer, between the electrodes, the electrode disposed on the front surface side of the wafer;
After the application of the first voltage, a second voltage is applied between the electrodes so that the electrode disposed on the front surface side of the wafer has a positive potential with respect to the electrode disposed on the back surface side of the wafer. And a positive voltage application step of depositing copper on a defect portion on the surface of the wafer.
前記電極間に、前記ウェーハの前記表面側に配置された前記電極が前記ウェーハの裏面側に配置された前記電極に対して負電位となる第1の電圧を印加し、前記第1の電圧の印加後に、前記電極間に、前記ウェーハの前記表面側に配置された前記電極が前記ウェーハの裏面側に配置された前記電極に対して正電位となる第2の電圧を印加し、前記ウェーハの前記表面の欠陥部位に銅を析出させる印加電圧制御手段
を有することを特徴とするウェーハ検査装置。 A wafer to be inspected having an insulating film formed on the surface is disposed between two electrodes with an electrolyte solution containing copper ions interposed on the surface side, and a voltage is applied between the electrodes to apply the surface of the wafer. A wafer inspection apparatus for depositing copper on the defective part of
A first voltage having a negative potential is applied between the electrodes, the electrode disposed on the front surface side of the wafer being negative with respect to the electrode disposed on the back surface side of the wafer, After the application, a second voltage is applied between the electrodes so that the electrode disposed on the front surface side of the wafer has a positive potential with respect to the electrode disposed on the back surface side of the wafer, A wafer inspection apparatus, comprising: an applied voltage control means for depositing copper on a defective portion of the surface.
6. The wafer inspection method according to claim 4, wherein the second voltage is a voltage that does not cause a dielectric breakdown other than a defect in the insulating film on the surface of the wafer.
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